應(yīng)變片的選擇

1、1、應(yīng)變片結(jié)構(gòu)形式的選擇根據(jù)應(yīng)變測(cè)量的目的、 被測(cè)試件的材料和其應(yīng)力狀態(tài)以及測(cè)量精度， 選擇應(yīng)變片的形式， 對(duì)于測(cè)試點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)是一維應(yīng)力的結(jié)構(gòu)， 可以選用單軸應(yīng)變片， 已經(jīng)知道主應(yīng)力方向的二維 應(yīng)力結(jié)構(gòu)， 可以使用直角應(yīng)變花， 并使其中一條應(yīng)變柵與主應(yīng)力方向一致， 如主應(yīng)力方向未 知就必須使用三柵或四柵的應(yīng)變花。 對(duì)于傳感器設(shè)計(jì)來說， 應(yīng)變片的形式主要決定于彈性體 的結(jié)構(gòu)，如柱式、板環(huán)、雙孔平行梁等彈性體，他們采樣正應(yīng)力或彎曲應(yīng)力，所以應(yīng)變片均 采用單軸應(yīng)變片。另外象剪切橋式、 輪輻式、 剪切懸臂式、三梁剪切式彈性體一般使用雙軸 450應(yīng)變片。平膜片壓力傳感器多采用全橋圓形應(yīng)變片。2、應(yīng)變片尺

2、寸的選擇 選擇應(yīng)變片尺寸時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)力分布、 動(dòng)靜態(tài)測(cè)量、 彈性體應(yīng)變區(qū)大小等因素。 若材質(zhì)均 勻、應(yīng)力剃度大，應(yīng)選用柵長(zhǎng)小的應(yīng)變片，若材質(zhì)不均勻而強(qiáng)度不等的材料（如混凝土）或 應(yīng)力分布變化比較緩慢的構(gòu)件，應(yīng)選用柵長(zhǎng)大的應(yīng)變片。對(duì)于沖擊載荷或高頻動(dòng)荷作用下 的應(yīng)變測(cè)量，還要考慮應(yīng)變片的響應(yīng)頻率，如下表所示。一般來說，應(yīng)變片絲柵越小，測(cè)量 精度越高， 越能正確反映出被測(cè)量點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變， 因此， 在加工精度可以保證的情況下，綜 合考慮各種因素影響， 應(yīng)變片的柵長(zhǎng)小一些比大一些好。 表 1 各種柵長(zhǎng)應(yīng)變片的最高工作頻 率應(yīng)變片柵長(zhǎng) （毫米）1 2 5 10 20 25 50可測(cè)頻率 F千赫）250 1

3、25 50 25 12.5 10 5 注：表中是在鋼材上正弦應(yīng)變信號(hào)測(cè)得的數(shù)據(jù)，其中L= /20， =C/f 式中 C 為應(yīng)變波傳播速度，對(duì)于鋼和鋁 C=5000米/秒，f為正弦應(yīng)變頻率3、電阻值的選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中電阻應(yīng)變片的阻值規(guī)定為60、120、200、350、500、1000 ，目前傳感器生產(chǎn)中大多選用 350 的應(yīng)變片，但是由于大阻值應(yīng)變片具有通過電流小、 自熱引起的溫升 低、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)測(cè)量信噪比高等優(yōu)點(diǎn)， 大阻值應(yīng)變片應(yīng)用越來越廣。并且大阻值 應(yīng)變片在測(cè)力應(yīng)用范圍， 特別是材料試驗(yàn)機(jī)用的負(fù)荷傳感器， 由于傳感器的零飄特性， 對(duì)測(cè) 量精度影響極大，而高阻值（如 1000G）應(yīng)變

4、片，不僅可以減小應(yīng)變焦耳熱引起的零漂，提 高傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性， 而且再要求告分辨率的電子天平重應(yīng)用也是非常有利的。 因此， 在 不考慮價(jià)格因素的前提下，使用大阻值應(yīng)變片，對(duì)提高傳感器精度是有益的。4、使用溫度的選擇使用環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)變片的影響很大， 應(yīng)根據(jù)使用溫度選用不同絲柵材料的應(yīng)變片， 國(guó)家 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的常溫應(yīng)變片使用溫度為3060oC。一般康銅合金的最高使用溫度為300oC卡瑪合金為450OC,鐵鎳鋁合金可以達(dá)到 7001000OG常溫應(yīng)變片一般采用康銅制造，在 應(yīng)變片型號(hào)中省略使用溫度。 如果需要高溫應(yīng)變片需特別說明。 由于基底材料和粘接膠的限 制，目前中溫箔式電阻應(yīng)變片一般都使用卡瑪

5、合金制作200250OC左右的中溫應(yīng)變片。5、蠕變的選擇傳感器一般由彈性體、應(yīng)變片、 粘接劑、 保護(hù)層等部分組成， 彈性體金屬材料本身存在的彈 性后效、 以及熱處理工藝等原因可以造成負(fù)蠕變影響， 因此傳感器的蠕變指標(biāo)是由各種因素 中綜合作用最終形成的。 在上述因素中， 對(duì)于某一傳感器生產(chǎn)廠家， 許多的因素都是相對(duì)固 定的， 一般不會(huì)由很大改變， 因此應(yīng)變片生產(chǎn)廠家都通過應(yīng)變片的圖形設(shè)計(jì)、 工藝控制來制 造出蠕變不同的系列應(yīng)變片供用戶選用。每一個(gè)傳感器生產(chǎn)廠由于原材料、粘接劑、 貼片。 固化工藝的不同， 在應(yīng)變片選型時(shí)，必須進(jìn)行蠕變匹配試驗(yàn)。一般規(guī)律是同一種結(jié)構(gòu) 形式的傳感器量程越小， 傳感器的

6、蠕變?cè)秸?應(yīng)該選用蠕變補(bǔ)償序號(hào)更負(fù)的應(yīng)變片來與之匹 配選擇應(yīng)變計(jì)的方法1、應(yīng)變計(jì)敏感柵長(zhǎng)度的選擇： 應(yīng)變計(jì)在加載狀態(tài)下的輸出應(yīng)變是敏感柵區(qū)域的平均應(yīng)變。 為了獲得真實(shí)的測(cè)量值， 通常應(yīng) 變計(jì)的柵長(zhǎng)應(yīng)不大于測(cè)量區(qū)域半徑的1/51/10。柵長(zhǎng)較長(zhǎng)的應(yīng)變計(jì)具有易于粘貼和接線、散熱性好等優(yōu)點(diǎn)， 對(duì)應(yīng)變計(jì)的性能有一定的改善作用， 但應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量需要進(jìn)行選擇， 對(duì) 于應(yīng)變場(chǎng)變化不大和一般傳感器用途，我們推薦用戶選用柵長(zhǎng)3 6mm 的應(yīng)變計(jì)。如果對(duì)非均勻材料（如混凝土、鑄鐵、鑄鋼等）進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量，應(yīng)選擇柵長(zhǎng)不小于材料的不均勻顆 粒尺寸的應(yīng)變計(jì)， 以便比較真實(shí)地反映結(jié)構(gòu)內(nèi)的平均應(yīng)變。 對(duì)于應(yīng)變梯度大的應(yīng)變

7、測(cè)量， 應(yīng) 盡量選用敏感柵長(zhǎng)度較小的應(yīng)變計(jì)。2、應(yīng)變計(jì)敏感柵材料和基底材料的選擇：60C以內(nèi)、長(zhǎng)時(shí)間、最大應(yīng)變量在1000卩m/m以下的應(yīng)變測(cè)量， 一般選用以康銅合金 或卡瑪合金箔為敏感柵、改性酚醛或聚酰亞胺為基底的應(yīng)變計(jì)（ BE 、 ZF 、 BA 及日用衡器 類應(yīng)變計(jì)系列）；150 C以內(nèi)的應(yīng)變測(cè)量，一般選用以康銅、卡瑪合金箔為敏感柵、聚酰亞 胺為基底的應(yīng)變計(jì)（BA系列）；60 C以內(nèi)高精度傳感器常用以康銅合金或卡瑪合金箔為敏 感柵、改性酚醛為基底的應(yīng)變計(jì)（ BF 、 ZF 系列）。3、應(yīng)變計(jì)敏感柵結(jié)構(gòu)型式的選擇 測(cè)量未知主應(yīng)力方向試件的應(yīng)變或測(cè)量剪應(yīng)變時(shí)選用多軸應(yīng)變計(jì)，前者可用三軸互相夾

8、角為45°， 或 60°，或 120°等的應(yīng)變計(jì)， 后者用夾角為 9 0 °的二軸應(yīng)變計(jì)； 測(cè)量已知主應(yīng)力 方向試件的應(yīng)變時(shí)， 可選用單軸應(yīng)變計(jì)； 用于壓力傳感器的應(yīng)變計(jì)可選用圓形敏感柵的多軸 應(yīng)變計(jì)； 測(cè)量應(yīng)力分布時(shí)， 可選用排列成串或成行的 510個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。 應(yīng)變計(jì) 電阻多軸應(yīng)變計(jì)； 測(cè)量應(yīng)力分布時(shí)， 可選用排列成串或成行的 510個(gè)敏感柵的多軸應(yīng)變計(jì)。4、柵間距的選擇我公司生產(chǎn)的雙軸應(yīng)變計(jì)的柵間距一般有L6= 6.0, L68=6.8, L7=7.0,L8=8.0,L0=10.5, L2=12.0, L4=14.0等，用戶可根據(jù)需要自由選擇不同柵間距的應(yīng)變計(jì)。5、應(yīng)變計(jì)電阻的選擇 應(yīng)變計(jì)電阻的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)變計(jì)的散熱面積、 導(dǎo)線電阻的影響、 信噪比、功耗大小來選擇。對(duì)于傳感器一般推薦選用350 Q、1000 Q電阻的應(yīng)變計(jì)。對(duì)于應(yīng)力分布試驗(yàn)、應(yīng)力測(cè)試、靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量等，應(yīng)盡量選用與儀器相匹配的阻值，一般推薦選用120 Q、350 Q的應(yīng)變計(jì)。（ 6）極限工作溫度的選擇此溫度表示應(yīng)變計(jì)的極限工作溫度，在極限工作溫度不高于C時(shí)，一般在我們的產(chǎn)品命名中將省略此項(xiàng)。（7）溫度及彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)的選擇 應(yīng)變計(jì)溫度及彈性模量自補(bǔ)償系數(shù)的